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电动汽车充电技术与互操作性测试

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:供电设备互操作性测试的对象包括缆上控制与保护装置、交流充电桩、非车载充电机等,对测试对象按照标准进行直流充电互操作性测试和交流互操作性测试来判断供电设备整体的运行状况。主控机用于控制车辆控制器模拟盒进行整个测试。供电设备互操作性测试系统中控制导引电路应该符合国标GB/T 18487.1—2015《电动汽车传导充电系统第1部分:通用要求》中B.1的规定。c)充电机自检阶段K1和K2、K3和K4状态变化应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.3的规定。

电动汽车充电技术与互操作性测试

供电设备互操作性测试的对象包括缆上控制与保护装置、交流充电桩、非车载充电机等,对测试对象按照标准进行直流充电互操作性测试和交流互操作性测试来判断供电设备整体的运行状况。

1.供电设备(直流充电)互操作性测试

(1)测试系统

供电设备(直流充电)互操作性测试系统结构如图5-4所示,系统包括交流电源、车辆控制器模拟盒、主控机、电池模拟装置、低压辅助电源负载以及测试仪器。待测非车载充电机的输入侧连接三相交流电源,输出侧通过车辆插座与车辆控制器模拟盒相连。测试仪器采集非车载充电机的输入输出参数,并上传至主控机。主控机用于控制车辆控制器模拟盒进行整个测试。

供电设备(直流充电)互操作性测试系统可以利用车辆控制器模拟盒测试非车载充电机的充电控制状态、异常充电以及连接控制时序等状态。电池模拟装置具备模拟电池电压和直流负载的功能。测试条件包含充电系统额定工况和参数公差范围外的失效测试两种。

供电设备(直流充电)互操作性测试系统中控制导引电路应该符合国标GB/T 18487.1—2015《电动汽车传导充电系统第1部分:通用要求》中B.1的规定。对于测试点有如下几点要求与说明:

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图5-4 供电设备(直流充电)互操作性测试系统

①检测点1的电压值是指车辆接口CC1与PE之间的电压值,检测点2的电压值是指车辆接口CC2与PE之间的电压值。

②接触器K1和K2状态是指测量车辆插头DC+、DC-之间电压的变化或接触器反馈信号变化,用于判断K1和K2的开合状态;接触器K3和K4状态是指测量车辆插头A+、A-之间电压的变化或接触器反馈信号变化,用于判断K3和K4的开合状态。

③充电状态:检查充电机是否允许充电或正常充电,如正常充电,则测量当前充电电压值和电流值。

通信状态:检查通信报文是否符合国标GB/T 18487.1—2015中B.6和GB/T 27930—2015中对应阶段的规定。

⑤锁止状态:检查机械锁止状态和电子锁止状态。通过检查检测点1电压值,并施加国标GB/T 20234.1—2015中6.3.2规定的拔出外力,判断机械锁止装置的有效性。通过检查电子锁反馈信号变化和机械锁是否能操作,判断电子锁止装置对机械锁止装置的联锁效果。

解锁条件:充电接口电压在DC60V以下,才可进行解锁。

⑦故障计时起点:故障发生时刻起同步计时。

(2)充电控制状态测试

充电控制状态测试包括连接确认测试、自检阶段测试、充电准备就绪测试、充电阶段测试和正常充电结束测试。

1)连接确认测试

非车载充电机连接确认由供电设备进行测试,测试编号为D0.1001,测试目的是检查充电机是否能通过测量检测点1的电压值判断车辆插头与车辆插座的连接状态,并进入对应的充电状态。同时通过测量检测点2的电压值,检查车辆插头内等效电阻R3是否正确。系统的测试方法及步骤如下:

①状态0:车辆插头未插入车辆插座时,检查检测点1的电压值和充电状态。

②状态1/状态2:将车辆插头插入车辆插座中,检查检测点1的电压值和充电状态。

③状态3:车辆插头与车辆插座完全连接后,检查检测点1的电压值、检测点2的电压值、充电状态。

④检查该阶段车辆接口锁止状态。

判定供电设备连接确认测试合格的标准:a)车辆接口连接确认应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.2的规定。b)在车辆接口连接过程中,检测点1的电压值及充电状态应符合表5-4的规定。c)在车辆接口完全连接后,检测点2的电压值应符合表5-4的规定。d)在车辆接口完全连接后绝缘检测输出电压前,车辆插头电子锁应可靠锁止。

5-4 供电设备直流充电检测点及相关状态测试要求

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2)自检阶段测试

供电设备自检阶段测试的测试编号为D0.2001,测试的目的是检查充电机的自检阶段是否正常。测试方法及步骤如下:

①绝缘检测开始前,分别模拟正常的电池端电压(K1和K2外侧电压<10V)、不正常的电池端电压(K1和K2外侧电压≥10V),进行步骤②至步骤⑦。

②分别模拟车辆通信握手报文内的最高允许充电总电压在充电机输出电压范围内、超过充电机输出电压范围上限值、低于充电机输出电压范围下限值。

③检查该阶段K3和K4的状态、K1和K2的状态,测量辅助供电回路的电压值和电流值。

④测量绝缘检测时稳定输出后充电直流回路的电压值。

⑤绝缘检测完成后,检查泄放过程中充电接口电压降到DC60V以下的时间、K1和K2状态。

⑥检查该阶段通信状态。

⑦检查该阶段车辆接口锁止状态。

判定供电设备自检阶段测试合格的标准:a)绝缘检测开始前,当检测到不正常的电池端电压时,充电机应不允许充电。b)当车辆通信握手报文内的最高允许充电总电压低于充电机输出电压范围下限值时,充电机应不允许充电。c)充电机自检阶段K1和K2、K3和K4状态变化应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.3的规定。d)绝缘检测的输出电压应为车辆通信握手报文内的最高允许充电总电压和充电机额定电压二者中的较小值。e)充电机低压辅助供电回路的电压值和电流值应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.1的规定。f)绝缘检测完成后,泄放过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.4.2的规定。g)该阶段通信状态应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.6和国标GB/T 27930—2015中对应阶段的规定。h)该阶段车辆插头电子锁应可靠锁止。

3)充电准备就绪测试

对供电设备进行充电准备就绪测试的测试编号为D0.3001,目的是检查充电机的充电准备就绪是否正常。测试方法及步骤如下:

①分别模拟正常的车辆端电池电压(接触器外端电压与通信报文电池电压误差范围≤±5%且在充电机正常输出电压范围内)、非正常车辆端电池电压(接触器外端电压与通信报文电池电压误差范围>±5%和/或不在充电机正常输出电压范围内),检查该阶段K1和K2状态、充电状态。

②检查该阶段通信状态。

③检查该阶段车辆接口锁止状态。

判定供电设备充电准备就绪测试合格的标准:a)当检测到车辆端电池电压不正常时,充电机应不允许充电。b)充电机充电准备就绪应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.4的规定。c)该阶段通信状态应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.6和国标GB/T 27930—2015中对应阶段的规定。d)该阶段车辆插头电子锁应可靠锁止。

4)充电阶段测试

对供电设备进行充电阶段测试的测试编号为D0.4001,目的是在充电过程中,检查充电机是否能根据电池充电需求参数实时调整充电电压和充电电流。测试方法及步骤如下:

①在充电过程中,利用车辆BMS模拟软件发送“电池充电需求”报文,检查该阶段充电状态。

②在充电过程中,进行输出电压控制误差测试、输出电流控制误差测试、输出电流调整时间测试。

③检查该阶段通信状态。

④检查该阶段车辆接口锁止状态。

判定供电设备充电阶段测试合格的标准:a)充电机充电阶段应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.5的规定。b)充电过程中,输出电压控制误差、输出电流控制误差、输出电流调整时间分别应符合相应的规定。c)该阶段通信状态应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.6和国标GB/T 27930—2015中对应阶段的规定。d)该阶段车辆插头电子锁应可靠锁止。

5)正常充电结束测试

对供电设备进行正常充电结束测试的测试编号为D0.5001,目的是检查充电机在满足充电结束条件或收到充电中止报文时的充电结束是否正常。测试方法及步骤如下:

主动中止充电测试:

①在正常充电过程中,对充电机实施停止充电指令,检查该阶段充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态。

②停止充电时,进行输出电流停止速率测试。

③充电结束,检查泄放过程中充电接口电压降到DC60V以下的时间。

④检查该阶段通信状态。

⑤检查该阶段车辆接口锁止状态。

被动中止充电测试:

①在正常充电过程中,利用车辆BMS模拟软件发送“BMS中止充电”报文和“BMS统计数据”报文,检查该阶段充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态。

②停止充电时,进行输出电流停止速率测试。

③充电结束,检查泄放过程中充电接口电压降到DC60V以下的时间。

④检查该阶段通信状态。

⑤检查该阶段车辆接口锁止状态。

判定供电设备正常充电结束测试合格的标准:a)充电机正常条件下充电结束应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.6的规定。b)停止充电时,输出电流停止速率应符合输出电流停止速率测试中的规定。c)充电结束后,泄放过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.4.2的规定。d)该阶段通信状态应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.6和国标GB/T 27930—2015中对应阶段的规定,中止充电报文中的结束充电原因应符合实际动作情况。e)充电结束后,达到解锁条件,车辆插头电子锁应能正确解锁。

(3)充电连接控制时序测试

对供电设备进行充电连接控制时序测试的测试编号为D0.6001,目的是检查充电机的充电连接控制过程和间隔时间是否满足要求。测试方法及步骤如下:

利用车辆BMS模拟软件与被测充电机进行通信,模拟车辆接口连接状态、K5和K6状态、电池状态等,检查充电连接控制过程中检测点1的电压值、K1和K2状态、K3和K4状态、充电状态、通信状态、车辆接口锁止状态、充电状态转换的间隔时间。

判定供电设备充电连接控制时序测试合格的标准:充电机充电连接控制时序和充电状态流程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.5的规定;通信状态应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.6和国标GB/T 27930—2015中对应阶段的规定。

(4)充电异常状态测试

充电异常状态测试的目的是检查测试系统是否能够检测到充电过程中的异常状态,并根据规定进行相应动作。充电异常状态测试包括通信中断测试、开关S断开测试、车辆接口断开测试、输出电压超过车辆允许值测试、绝缘故障测试、保护接地导体连续性丢失测试和其他充电故障测试。

1)通信中断测试

对供电设备进行通信中断测试的测试编号为D0.4501,目的是在充电过程中,检查充电机在通信超时是否能停止充电,是否能进行三次握手辨识阶段的连接,且在重新连接成功后是否能正常充电。测试方法及步骤如下:

①在正常充电过程中,模拟通信超时(采用如通信线S+断线、通信线S-断线、通信线S+和S-之间短路、车辆BMS模拟软件停止发送报文等故障方式中的一种),检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态、车辆接口锁止状态;保持通信故障状态,检查充电机是否能进行三次握手辨识阶段的连接。

②在正常充电过程中,模拟通信超时,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态、车辆接口锁止状态;当检测到被测充电机进入握手辨识阶段时,利用车辆BMS模拟软件与其正常通信,检查重新连接后的通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态、车辆接口锁止状态。

③在通信中断(第一次通信超时后发生三次通信超时)后,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态、车辆接口锁止状态。

判定供电设备通信中断测试合格的标准:a)充电中出现该故障,充电机中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.7.3的规定。b)充电机发送错误报文中的超时报文类型应符合实际动作情况,且有报警提示。c)当重新连接(握手辨识阶段)成功后,充电机应能正确进入充电阶段。d)通信中断后,当充电机再次充电时,必须重新插拔充电连接装置。e)充电结束后,达到解锁条件,车辆插头电子锁应能正确解锁。

2)开关S断开测试

对供电设备进行开关S断开测试的测试编号为D0.4502,目的是在充电过程中,检查充电机在开关S断开时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:

①使电子锁失效后进行测试。

②在正常充电过程中,模拟开关S由闭合变为断开,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态。

判定供电设备开关S断开测试合格的标准:充电中出现该故障,充电机中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.7.4的规定,且有报警提示。

3)车辆接口断开测试

对供电设备进行车辆接口断开测试的测试编号为D0.4503,目的是在充电过程中,检查充电机在车辆接口断开时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:在正常充电过程中,模拟车辆接口断开,即车辆接口CC1断线,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态、车辆接口锁止状态。

判定供电设备车辆接口断开测试合格的标准:a)充电中出现该故障,充电机中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.7.5的规定。b)充电机发送中止充电报文中的结束充电原因应符合实际动作情况,且有报警提示。c)充电结束后,达到解锁条件,车辆插头电子锁应能正确解锁(需注意的是充电中出现该故障,充电机在100ms内发送中止充电报文并断开K1和K2,K3和K4应在充电机发送统计报文且收到车辆统计报文后断开)。

4)输出电压超过车辆允许值测试

对供电设备进行输出电压超过车辆允许值测试的测试编号为D0.4504,目的是在充电过程中,检查充电机输出电压大于车辆最高允许充电总电压时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:在正常充电过程中,使充电直流回路电压高于车辆最高允许充电总电压,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态以及车辆接口锁止状态。

判定供电设备输出电压超过车辆允许值测试合格的标准:a)充电中出现该故障,充电机中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.7.6的规定。b)充电机发送中止充电报文中的结束充电原因应符合实际动作情况,且有报警提示。c)充电结束后,达到解锁条件,车辆插头电子锁应能正确解锁。

5)绝缘故障测试

对供电设备进行绝缘故障测试的测试编号为D0.2501,目的是检查充电前充电机检测到绝缘水平下降至要求值以下时是否允许充电。测试方法及步骤如下:

①在绝缘检测前,选择如下测试电阻Rt(使用的测试电阻的精度为±3%),分别在充电直流回路DC+与PE之间或DC-与PE之间进行非对称绝缘测试、DC+与PE之间和DC-与PE之间进行对称绝缘测试,测试电压为充电机的额定输出电压。

a)设置100Q/V<Rt≤500Q/V,检查该阶段是否有绝缘异常提示,是否允许充电。

b)设置Rt≤100Q/V,检查该阶段是否有绝缘故障报警,是否允许充电。

②绝缘检测完成后,检查泄放过程中充电接口电压降到DC60V以下的时间、K1和K2状态。

③检查该阶段车辆接口的锁止状态。

判定供电设备绝缘故障测试合格的标准:a)充电机绝缘检测应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.4.1和B.4.2的规定。b)绝缘检测完成后,泄放过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.4.2的规定。c)当绝缘故障时,达到解锁条件,车辆插头电子锁应能正确解锁。

6)保护接地导体连续性丢失测试

对供电设备进行保护接地导体连续性丢失测试的测试编号为D0.4505,目的是在充电过程中,检查充电机在失去保护接地导体电气连续性时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:在正常充电过程中,模拟断开车辆接口PE线,检查该阶段充电状态、K1和K2状态、车辆接口锁止状态。

判定供电设备保护接地导体连续性丢失测试合格的标准:a)充电中出现该故障,充电机中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中5.2.1.2的规定。b)充电机发送中止充电报文中的结束充电原因应符合实际动作情况,且有报警提示。c)充电结束后,达到解锁条件,车辆插头电子锁应能正确解锁。

7)其他充电故障测试

对供电设备进行其他充电故障测试的测试编号为D0.4506,目的是在充电过程中,检查充电机在出现不能继续充电故障或交流电源停电时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:

①在正常充电过程中,分别模拟出现不能继续充电故障和交流电源停电,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态、车辆接口锁止状态。

②交流电源停电测试结束后,保持充电用连接装置处于完全连接状态,恢复对被测充电机的交流供电,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态、K3和K4状态、车辆接口锁止状态。

判定供电设备其他充电故障测试合格的标准:a)充电中出现不能继续充电故障时,充电机中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.3.7.1的规定,充电机发送中止充电报文中的结束充电原因应符合实际动作情况,且有报警提示。b)充电中发生交流电源停电时,充电机中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中B.4.3的规定,恢复供电后充电机应不能继续本次充电且不能发送停电前的充电阶段报文。c)充电结束后,达到解锁条件,车辆插头电子锁应能正确解锁(需要注意的是充电中出现不能继续充电故障时,充电机在100ms内发送中止充电报文并断开K1和K2,K3和K4应在充电机发送统计报文且收到车辆统计报文后断开)。

(5)充电控制输出测试

充电控制输出测试包括输出电压控制误差测试、输出电流控制误差测试、输出电流调整时间测试、输出电流停止速率测试、冲击电流测试和控制导引电压限值测试。

1)输出电压控制误差测试

对供电设备进行输出电压控制误差测试的测试编号为D0.4101,测试目的是为了检查非车载充电机输出电压是否满足电动汽车充电需求。测试方法及步骤如下:

①充电机设置在恒压状态下运行,在正常充电过程中,利用车辆BMS模拟软件发送的“电池充电需求”,设置充电电压需求值U0在充电机输出电压上限、下限范围内,稳定输出后利用测试仪器分别测量实际输出电压UM

②测得的输出电压控制误差计算公式为

U=UM-U0 (5-1)

式中,U0为BMS设定的充电电压需求值;UM为充电机实际输出电压测量值;ΔU为充电机输出电压控制误差。

判定供电设备输出电压控制误差测试合格的标准:输出电压控制误差不应超过±1%。

2)输出电流控制误差测试

对供电设备进行输出电流控制误差测试的测试编号为D0.4102,目的是检查充电机输出电流是否满足车辆充电需求。测试方法及步骤如下:

①充电机设置在恒流状态下运行,在正常充电过程中,利用车辆BMS模拟软件发送的“电池充电需求”,设置充电电流需求值I0在被测充电机输出电流上限、下限范围内,稳定输出后利用测试仪器分别测量实际输出电流IM

②测得的输出电流控制误差计算公式为

I=IM-I0 (5-2)

式中,I0为BMS设定的充电电流需求值;IM为充电机实际输出电流测量值;ΔI为充电机输出电流控制误差。

判定供电设备其他充电故障测试合格的标准:a)低于50A时,电流控制误差不应超过±1.5A;b)大于50A时,电流控制误差不应超过±3%。

3)输出电流调整时间测试

对供电设备进行输出电流调整时间测试的测试编号为D0.4103,目的是检查充电机是否能在规定时间内响应BMS充电电流需求。测试方法及步骤如下:

①充电机设置在恒流状态下运行,在正常充电过程中,利用车辆BMS模拟软件发送的“电池充电需求”,设置充电电流需求值I在被测充电机输出电流上限、下限范围内,当BMS发送的充电电流需求值从I0调整至目标值IN时,如图5-5所示,利用测试仪器测量电流到达目标值时的间隔时间。

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图5-5 电流控制阶跃响应

②调整充电电压在被测充电机输出电压上限、下限范围内,重复以上步骤。

③输出电流调整时间应满足公式(5-3):

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式中,IN为BMS设定的充电电流需求目标值;I0为BMS设定的充电电流需求当前值;dImin为最小充电速率,20A/s;Td为充电机输出电流调整时间。

判定供电设备输出电流调整时间测试合格的标准:a)输出电流调整时间不应超过表5-5的要求。b)输出电流目标值的控制误差应符合输出电流控制误差测试中的规定。

5-5 输出电流调整时间要求

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①电流变化值ΔIIN-I0

4)输出电流停止速率测试

对供电设备进行输出电流停止速率测试的测试编号为D0.5101,目的是检查充电机在满足充电结束条件或收到充电中止报文时输出电流的停止速率。

主动中止充电测试方法及步骤如下:

①在正常充电过程中,主动实施停止充电指令,记录充电机发送“充电机中止充电”时刻TS,并利用测试仪器测量当前实际输出电流值。

②充电结束过程,记录从“充电机中止充电”报文发出至直流输出电流降至5A的时刻TS,计算输出电流停止速率。

被动中止充电测试方法及步骤如下:

①在正常充电过程中,利用车辆BMS模拟软件发送“BMS中止充电”,记录当前时刻TS,并利用测试仪器测量实际输出电流值。

②充电结束过程,记录从“BMS中止充电”报文发出至直流输出电流降至5A的时刻TS,计算输出电流停止速率。

判定供电设备输出电流停止速率测试的测试合格的标准:输出电流停止速率应不小于100A/s。

5)冲击电流测试

对供电设备进行冲击电流测试的测试编号为D0.3101,目的是检查充电机在充电准备就绪阶段当闭合接触器K1和K2时,从车辆到充电机或者充电机到车辆的冲击电流是否满足要求。测试方法及步骤如下:在充电准备就绪阶段时,利用车辆BMS模拟软件与其正常通信,模拟正常的车辆端电池电压并闭合K5和K6,利用测量仪器测量被测充电机在闭合接触器K1和K2时,从车辆到充电机或者充电机到车辆产生的冲击电流。

判定供电设备冲击电流测试合格的标准:冲击电流应符合国标GB/T 18487.1—2015中9.7的规定。(www.xing528.com)

6)控制导引电压限值测试

对供电设备进行控制导引电压限值测试的测试编号为D0.6002,目的是检查充电机对检测点1的电压值的判断和响应是否正确。

限值内测试方法及步骤如下:

①车辆接口完全连接后,通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R4,使检测点1的电压值在标称值误差范围内,启动充电,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态。

②在正常充电过程中,通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R4,使检测点1的电压值在标称值误差范围内,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态。

超限值测试方法及步骤如下:

①车辆接口完全连接后,通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R4,使检测点1的电压值在标称值误差范围外,启动充电,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态。

②在正常充电过程中,通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R4,使检测点1的电压值在标称值误差范围外,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态。

车端电阻最值测试方法及步骤如下:

车辆接口完全连接后,将车辆控制器模拟盒内等效电阻R4分别设置在国标GB/T 18487.1—2015中表B.1规定的最大值和最小值,启动充电,检查该阶段通信状态、充电状态、K1和K2状态。

判定供电设备控制导引电压限值测试合格的标准:a)在充电前或充电过程中,当检测点1的电压值在对应状态下标称值误差范围内时,充电机应允许充电或正常充电。b)在充电前或充电过程中,当检测点1的电压值超过对应状态下标称值误差范围时,充电机应不允许充电或停止充电。c)充电机发送中止充电报文中的结束充电原因应符合实际动作情况,且有报警提示。

2.供电设备交流充电互操作性测试

(1)测试系统

供电设备(交流充电)互操作性测试系统结构如图5-6所示,系统包括交流电源、车辆控制器模拟盒、主控机、负载以及测试仪器。待测交流充电桩的输入侧连接交流电源,输出侧通过供电插头或车辆插座与车辆控制器模拟盒相连。测试仪器采集交流充电桩的输入输出参数,并上传至主控机。主控机用于控制车辆控制器模拟盒进行整个测试。

供电设备(交流充电)互操作性测试系统可以利用车辆控制器模拟盒测试交流充电桩的充电控制过程、异常充电状态以及连接控制时序等状态,将充电桩设置在额定负载状态下运行,测试条件包含充电系统额定工况和参数公差范围外的失效测试两种。

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图5-6 供电设备(交流充电)互操作性测试系统

供电设备(交流充电)互操作性测试系统的控制导引电路应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.1的规定。对于测试点有如下几点要求与说明:

①检测点1的电压值是指供电接口(连接方式A)或车辆接口(连接方式B或连接方式C)CP与PE之间的电压值。

②PWM信号是指供电接口(连接方式A)或车辆接口(连接方式B或连接方式C)CP与PE之间的PWM信号占空比、频率、上升时间、下降时间。

③检测点4的电压值是指供电接口(连接方式A或连接方式B)CC与PE之间的电压值。

④开关S2状态:测量CP与PE之间电压变化,判断开关S2开合状态。

⑤连接状态:检查充电桩是否提示供电接口处于未连接状态或已连接状态。

⑥充电状态:检查充电桩是否允许充电或正常充电;如正常充电,测量当前交流供电回路中的电压值和电流值。

⑦锁止状态:对于充电电流大于16A的充电桩,检查供电接口的机械锁止状态和电子锁止状态。通过检查检测点1电压值,并施加国标GB/T 20234.1—2015中6.3.2规定的拔出外力,判断机械锁止装置的有效性。通过检查电子锁反馈信号变化和机械锁是否能操作,判断电子锁止装置对机械锁止装置的联锁效果。

⑧解锁条件:对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,如果供电接口锁止装置无须用户授权触发,应在停止充电(交流供电回路切断)或不允许充电(开关S1切换到+12V连接状态且不闭合交流供电回路)100ms后5s内解锁;如果供电接口锁止装置由用户授权触发,则只有满足停止或不允许充电条件及再次获得用户的授权两个条件,方能解锁。

⑨故障计时起点:故障发生时刻起同步计时。

(2)充电控制状态测试

充电控制状态测试包括连接确认测试、充电准备就绪测试、启动和充电阶段测试和正常充电结束测试。

1)连接确认测试

对供电设备进行连接确认测试的测试编号为A1.1001或I1.1001,目的是检查充电桩是否能通过测量检测点1或检测点4的电压值来判断供电插头与供电插座的连接状态,并进入对应的充电状态。测试方法及步骤如下:

①检测点1测试

对于模拟具备开关S2的车辆,进行如下测试:

a)状态1:充电连接装置未连接,将充电桩上电,检查检测点1的电压值、连接状态、充电状态。

b)状态2:充电连接装置连接,检查检测点1的电压值、连接状态、充电状态。

c)状态2′:充电连接装置完全连接,启动充电,检查检测点1的电压值、PWM信号、连接状态、充电状态。

d)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

对于模拟不配置开关S2(或开关S2为常闭状态)的车辆,进行如下测试:

a)状态1:充电连接装置未连接,将充电桩上电后,检查检测点1的电压值、连接状态、充电状态。

b)状态3:充电连接装置连接,检查检测点1的电压值、连接状态、充电状态。

c)状态3′:充电连接装置完全连接,启动充电,检查检测点1的电压值、PWM信号、连接状态、充电状态。

d)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

②检测点4测试:只对充电连接方式B进行

a)状态1:充电连接装置未连接,将充电桩上电,检查检测点4的电压值、连接状态、充电状态。

b)状态2:充电连接装置连接,检查检测点4的电压值、连接状态、充电状态。

c)状态2′:充电连接装置完全连接,启动充电,检查检测点4的电压值、连接状态、充电状态。

d)对于充电电流大于16A的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备连接确认测试合格的标准:a)充电连接确认应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.2和A.3.4的规定。b)在充电接口连接过程中,检测点1的电压值、PWM信号、检测点4的电压值及充电状态应符合表5-6的规定。c)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,在充电连接装置完全连接后交流供电回路导通前,供电接口电子锁应可靠锁止。

5-6 供电设备交流充电检测点及相关状态测试要求

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2)充电准备就绪测试

对供电设备进行充电准备就绪测试的测试编号为A1.3001或I1.3001,目的是检查充电桩在检测到车辆准备就绪时是否能启动充电。测试方法及步骤如下:

a)状态2′:模拟闭合开关S2,检查检测点1的电压值、PWM信号、充电状态。

b)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备充电准备就绪测试合格的标准:

a)充电准备就绪应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.6的规定。

b)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,交流供电回路导通前,供电接口电子锁应可靠锁止定。

3)启动和充电阶段测试

对供电设备进行启动和充电阶段测试的测试编号为A1.4001或I1.4001,目的是在充电过程中,检查充电桩是否能通过PWM信号占空比告知其最大可供电能力。测试方法及步骤如下:

a)状态3′:在正常充电过程中,检查检测点1的PWM信号、充电状态。

b)调整负载,对于具备可调节占空比功能的充电桩,分别设置输出占空比在5%、10%,其最大供电电流对应的占空比,检查该阶段充电状态;对于不可调节占空比功能的充电桩,设置输出占空比在其最大供电电流对应的占空比,检查该阶段充电状态。

c)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备启动和充电阶段测试合格的标准:

a)启动和充电阶段应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.7和A.3.8的规定。

b)在充电阶段,检测点1的电压值、PWM信号、充电状态应符合表5-6的规定。

c)充电桩产生的占空比与充电电流限值关系应符合国标GB/T 18487.1—2015中表A.1的规定。

d)对于不同充电模式的充电桩,其最大充电电流应符合国标GB/T 18487.1—2015中5.1的相应规定。

e)充电桩输出占空比应不超过其最大可供电能力。

f)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,该阶段供电接口电子锁应可靠锁止。

4)正常充电结束测试

对供电设备进行正常充电结束测试的测试编号为A1.5001或I1.5001,目的是检查充电桩在满足充电结束条件或收到车辆停止充电指令时是否正常充电结束。

①主动中止充电测试方法及步骤如下:

a)状态3′:在正常充电过程中,模拟充电桩达到设定的充电终止条件,并分别模拟在3s内和超过3s(含)断开开关S2,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态。

b)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

②被动中止充电测试方法及步骤如下:

a)状态3′:在正常充电过程中,模拟将充电电流减小至最低(<1A)然后断开开关S2,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态。

b)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备正常充电结束测试合格的标准:a)充电桩正常充电结束过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.9.2的规定。b)充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

(3)充电连接控制时序测试

对供电设备进行充电连接控制时序测试的测试编号为A1.6001或I1.6001,目的是检查充电桩充电连接控制过程和间隔时间是否满足要求。测试方法及步骤如下:利用车辆控制器模拟盒与被测充电桩进行通信,模拟充电接口连接状态、电池等,检查充电连接控制过程中检测点1的电压值、PWM信号、充电状态、供电接口锁止状态(对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B)、充电状态转换的间隔时间。

判定供电设备充电连接控制时序测试合格的标准:充电桩充电连接控制时序应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.4和A.5的规定。

(4)充电异常状态测试

充电异常状态测试包括CC断线测试、CP断线测试、CP接地测试、保护接地导体连续性丢失测试、输出过流测试和断开开关S2测试。

1)CC断线测试

对供电设备进行CC断线测试的测试编号为A1.3501或I1.3501,目的是在充电前和充电中,分别检查充电桩在供电接口CC断线时是否能停止充电。

只对连接方式A和连接方式B进行的测试方法及步骤如下:

a)状态2′:模拟断开供电接口CC线,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态;对于充电电流大于16A的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

b)状态3′:在正常充电过程中,模拟断开供电接口CC线,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态;对于充电电流大于16A的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备CC断线测试合格的标准:

a)充电前出现该故障,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.9的规定;充电结束后,对于充电电流大于16A的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

b)充电中出现该故障,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.5的规定;充电结束后,对于充电电流大于16A的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

2)CP断线测试

对供电设备进行CP断线测试的测试编号为A1.3502或I1.3502,目的是在充电前和充电中,分别检查充电桩在CP断线时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:

a)状态2′:模拟断开供电接口(连接方式A)或车辆接口(连接方式B或连接方式C)CP线,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态;对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

b)状态3′:在正常充电过程中,模拟断开供电接口(连接方式A)或车辆接口(连接方式B或连接方式C)CP线,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态;对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备CP断线测试合格的标准:

a)充电前出现该故障,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.9的规定;充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能解锁。

b)充电中出现该故障,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.4的规定;充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

3)CP接地测试

对供电设备进行CP接地测试的测试编号为A1.4501或I1.4501,目的是在充电前和充电中,分别检查充电桩在CP接地时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:

a)状态2′:利用120Q电阻将供电接口(连接方式A)或车辆接口(连接方式B或连接方式C)CP线接地,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、K1和K2状态、充电状态;对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

b)状态3′:在正常充电过程中,利用120Q电阻将供电接口(连接方式A)或车辆接口(连接方式B或连接方式C)CP线接地,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、K1和K2状态、充电状态;对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备CP接地测试合格的标准:

a)充电前出现该故障,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.9的规定;充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能解锁。

b)充电中出现该故障,充电桩充电中止过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.4的规定;充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

4)保护接地导体连续性丢失测试

对供电设备进行保护接地导体连续性丢失测试的测试编号为A1.4502或I1.4502,目的是在充电过程中,检查充电桩在失去保护接地导体电气连续性时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:

a)状态3′:在正常充电过程中,模拟断开供电接口(连接方式A)或车辆接口(连接方式B或连接方式C)PE线,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态。

b)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备保护接地导体连续性丢失测试合格的标准:a)充电中出现该故障,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中5.2.1.2的规定。b)充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

5)输出过流测试

对供电设备进行输出过流测试的测试编号为A1.4503或I1.4503,目的是在充电过程中,检查充电桩在输出过流时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:

状态3′:在正常充电过程中,根据充电桩提供的最大供电电流能力,选择进行如下测试:

当充电桩输出的PWM信号对应的最大供电电流≤20A时,模拟充电电流超过充电桩最大供电电流+2A,并保持5s,检查该阶段检测点1的PWM信号、充电状态。

当充电桩输出的PWM信号对应的最大供电电流>20A时,模拟充电电流超过充电桩最大供电电流的1.1倍,并保持5s,检查该阶段检测点1的PWM信号、充电状态、供电接口锁止状态。

判定供电设备输出过流测试合格的标准:a)充电中出现该故障,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.7的规定。b)充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

6)断开开关S2测试

对供电设备进行断开开关S2测试的测试编号为A1.4504或I1.4504,目的是在充电过程中,检查充电桩在开关S2断开时是否能停止充电。测试方法及步骤如下:

a)状态3′:在正常充电过程中,模拟断开开关S2(状态2′),检查该阶段检测点1的PWM信号、充电状态;对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

b)对可设定PWM保持时间的充电桩继续测试,保持充电连接装置完全连接(状态2′),在其设定时间内重新闭合开关S2,检查该阶段充电状态;对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备正常充电结束测试合格的标准:a)充电中出现该情况,充电桩中止充电过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.10.8的规定;充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。b)对可设定PWM保持时间的充电桩,在其设定时间内重新闭合开关S2时,检查充电桩应能导通交流供电回路;重新充电时,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,供电接口电子锁应能可靠锁止。

(5)充电控制输出测试

充电控制输出测试中主要进行的是CP回路电压限值测试。对供电设备进行CP回路电压限值测试的测试编号为A1.6002或I1.6002,目的是检查充电桩对检测点1的电压值的判断和响应是否正确。测试方法及步骤如下:

①限值内测试

a)状态2:通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R3和等效二极管压降Ud1,使检测点1的正电压值在标称值误差范围内,启动充电,检查该阶段检测点1的PWM信号、连接状态、充电状态。

b)状态3′:在正常充电过程中,通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R2R3、等效二极管压降Ud1,使检测点1的正电压值在标称值误差范围内,检查该阶段检测点1的PWM信号、充电状态。

②超限值测试

a)状态2:通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R3和等效二极管压降Ud1,使检测点1的正电压值在标称值误差范围外,启动充电,检查该阶段检测点1的PWM信号、连接状态、充电状态。

b)状态3′:在正常充电过程中,通过调整车辆控制器模拟盒内等效电阻R2R3、等效二极管压降Ud1,使检测点1的正电压值在标称值误差范围外,检查该阶段检测点1的PWM信号、充电状态。

③车端电阻最值测试

a)状态1:将车辆控制器模拟盒内等效电阻R2R3、等效二极管压降Ud1都分别设置在国标GB/T 18487.1—2015中表A.5规定的最大值和最小值,连接被测充电桩,启动充电,检查该阶段检测点1的PWM信号、连接状态、充电状态。

b)被测充电桩准备就绪后,模拟闭合开关S2,检查该阶段检测点1的PWM信号、连接状态、充电状态。

判定供电设备CP回路电压限值测试合格的标准:a)在充电前或充电过程中,当检测点1的正电压值在对应状态下标称值误差范围内,充电桩应允许充电或正常充电。b)在充电前或充电过程中,当检测点1的正电压值超过对应状态下标称值误差范围时,充电桩应不允许充电或停止充电。

④主动中止充电

a)状态3′:在正常充电过程中,模拟充电桩达到设定的充电终止条件,并分别模拟在3s内和超过3s(含)断开开关S2,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态。

b)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

⑤被动中止充电

a)状态3′:在正常充电过程中,模拟将充电电流减小至最低(<1A)然后断开开关S2,检查该阶段检测点1的电压值、PWM信号、充电状态。

b)对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,检查该阶段供电接口锁止状态。

判定供电设备正常充电结束测试合格的标准:

a)充电桩正常充电结束过程应符合国标GB/T 18487.1—2015中A.3.9.2的规定。

b)充电结束后,对于充电电流大于16A且采用连接方式A或连接方式B的充电桩,达到解锁条件,供电接口电子锁应能正确解锁。

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